酵素KatGの分子構造に基づく結核菌の薬剤耐性化メカニズムの解明

基于酶KatG的分子结构阐明结核分枝杆菌耐药机制

• 批准号: 15019037
• 负责人: 藤原 健智
• 金额: $ 1.34万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-15019037/
• 关键词: 薬剤耐性化結核菌; イソニアジド; KatG; 酵素の構造と機能; 分子内架橋修飾

イソニアジドの抗結核作用は、イソニアジド活性化酵素KdtGによる活性化により生じたラジカル中間体が、結核菌に特有の成分であるミコール酸の生合成を阻害することによる。申請者の研究グループは、好塩菌に存在する結核菌KatGのホモログの結晶構造を高分解能で明らかにし、これに基づいてイソニアジド活性化反応に重要な働きをすると予想されるアミノ酸残基や構造をKatG分子中に同定した。それらの機能を詳細に解析するため、特殊な好塩菌/大腸菌シャトルベクターを用いたKatG過剰発現系を利用して、変異酵素を作成するシステムを構築することに成功した。またこれを用いた変異導入によってKatGの分子構造を改変することで、そのイソニアジド活性化作用を大幅に上昇させることにも成功している。Y218A変異により、そのイソニアジド活性化反応は野生型酵素と比較して70倍以上上昇したが、これは、イソニアジド分子のKatG内部へのアクセス経路を形成しているペプチドループの揺らぎを抑える機能を持つTyr218がAlaに置きかえられることでアクセス経路が'やわらかく'なり、基質分子の通過がより容易になったためと考えられる。さらに、活性中心近傍に存在するペプチド問架橋修飾[W95-Y218-M244]の機能を解析するため作成したM244A変異酵素については、その結晶化に成功し、現在構造解析を進めている。

The anti-tuberculosis effect of the drug is to inhibit the synthesis of the active enzyme KdtG, the active intermediate of the production, and the specific component of tuberculosis. The applicant's research indicates that the existence of a good bacterium in the form of a crystal structure of the bacterium KatG has a high decomposition energy, and that the base structure of the bacterium KatG has a high activity in the form of an acid residue. The function of the system was analyzed in detail, and the system was successfully constructed by using the enzyme. The molecular structure of KatG was changed by the introduction of different enzymes, and the activity of KatG was greatly increased. Y218A has a 70-fold increase in activity compared with wild-type enzymes, and the activity of Y218A has a 70-fold increase compared with wild-type enzymes. The activity of Y218A has a 70-fold increase compared with wild-type enzymes. The matrix molecules are easy to pass through. The functional analysis of [W95-Y218-M244] was carried out in the vicinity of the active center, and the crystallization of M244A was successfully carried out. The structural analysis was further carried out.

项目成果

Fujiwara, T. et al.: "The 2.0 A crystal structure of the halobacterial catalase-peroxidase, a homolog of Mycobacterium tuberculosis KatG"The Awaji International Forum on Infection and Immunity, Scientific Program. P-087 (2003)

Fujiwara, T. 等人：“盐细菌过氧化氢酶-过氧化物酶的 2.0 A 晶体结构，结核分枝杆菌 KatG 的同源物”淡路国际感染与免疫论坛，科学计划。

Fujiwara, T. et al.: "The 2.0 angstrom crystal structure of the catalase-peroxidase from a halophilic archaeon, Haloarcula marismortui."PLANT BIOLOGY 2003, Final program and abstracts. 58 (2003)

Fujiwara, T. 等人：“来自嗜盐古菌 Haloarcula marismortui 的过氧化氢酶-过氧化物酶的 2.0 埃晶体结构。”植物生物学 2003 年，最终程序和摘要。

Fujiwara, T. et al.: "Unusual covalent modification 'Trp-Tyr-Met' founfd in the catalase-peroxidase"Seikagaku. 75(8). 1062 (2003)

Fujiwara, T. 等人：“在过氧化氢酶-过氧化物酶中发现了不寻常的共价修饰‘Trp-Tyr-Met’”Seikagaku。